不同施肥处理下麦田水分利用过程及其效率特征

通过田间试验(2010—2011年),就不同施肥处理下麦田水分利用过程及其效率特征进行研究。结果表明:施磷量为90kg/hm2条件下,配施氮量在0～135kg/hm2时,农田耗水率(农田耗水量占总的供水量的比率,ET/SW)和蒸腾比率(蒸腾量占农田耗水量的比率,T/ET)随配施氮量的增加逐渐提高,考虑蒸腾消耗的作物水分利用率(籽粒产量与蒸腾量的比值,Y/T)和降水利用效率(Y/P)在施氮量为180kg/hm2时达到最大。施氮量为90kg/hm2条件下,配施磷量在90～180kg/hm2时,各处理的农田水分消耗率、蒸腾比率几乎相同,但明显高于单施氮肥处理,只考虑蒸腾消耗的作物水分利用率随施磷量的增加逐渐提高,降水利用效率在施磷量为90kg/hm2时达到最大值。与不施肥处理相比,施磷量为90kg/hm2与施氮量为180kg/hm2处理的麦田,冬小麦从拔节期至成熟期的农田耗水量增加23.5%,蒸腾量增加186.8%;农田水分消耗率提高10.5%,作物蒸腾比率提高200%,作物水分利用效率(Y/ET)达到11.13kg/(hm2.mm),降水利用效率达到18.73kg/(hm2.mm)。     

不同灌水下复合肥对冬小麦产量及农田净生态系统生产力的影响

合理灌溉和施用肥料是实现冬小麦节水增产增效的关键,该研究旨在为复合肥的大面积应用提供科学依据。2009～2010年,通过田间试验设置不同灌水与施肥水平,研究了不同灌水和施用量复合肥对冬小麦产量及农田净生态系统生产力（NEP）的影响。结果表明：各灌水施肥处理中,拔节期灌水60 mm、复合肥施肥水平1?350 kg/hm2时,冬小麦产量最大,为8?894.11?kg/hm2。在考虑施肥经济效益的前提下,不灌水、灌1水、灌2水下经济最佳施肥量分别为656、920.13与872.38 kg/hm2。常规施肥处理农田CO2排放量小于各复合肥处理;在冬小麦农田土壤呼吸作用强烈的拔节及灌浆期,拔节期灌水均能显著提高农田土壤CO2排放通量。考虑农田固碳,每公顷土地施复合肥1?800 kg处理最佳。     

用分时段修正双源模型估算南京地区冬小麦生育期蒸散量

冬小麦是南京地区重要的粮食作物,模拟冬小麦蒸散量(evapotranspiration,ET)并研究其对气象因素的响应可为冬小麦田间水分管理提供参考。该文基于大型称重式蒸渗仪实际测定值分析了冬小麦ET变化规律,分别采用单源模型(Penman-Monteith,PM)和双源模型(Shuttleworth-Wallace,SW)模拟不同时期冬小麦ET,并探讨分时段修正SW模型的模拟方法,在此基础上,分析了ET对气象因素的响应。结果表明,生育初期,冬小麦的ET逐步增加,进入越冬期则逐步降低并保持在较低水平。返青期和拔节期ET迅速增加,开花和成熟期又保持稳定。2011-2012和2013-2014年分时段采用SW模型估算整个生育期冬小麦的蒸散量比整个生育期采用单一估算模型能够减小模拟平均绝对误差0.01~0.04 mm/h。小麦乳熟成熟期采用最小气孔阻力150 s/m计算的修正SW模型可以比整个生育期用单一最小气孔阻力的SW模型降低冬小麦蒸发蒸腾量的估算平均绝对误差0.03~0.13 mm/h。冬小麦蒸发蒸腾量与气象因素密切相关,与净辐射、空气温度和饱和水汽压差等环境因素决定系数顺序为净辐射饱和水汽压差空气温度风速。这表明南京地区冬小麦蒸发蒸腾量主要决定因素为净辐射。该研究能够为冬小麦蒸散量的模拟方法以及田间水分管理提供参考。     

土地定量化模型在土地利用系统的应用

运用验证后的土地定量化模型(PS123)对曲周地区土地利用系统部分因素如冬小麦适播期、灌溉措施及光温生产潜力研究分析表明,该区冬小麦适播期为9月底～10月底,并宜选用早熟品种,总灌水量为180～240mm,平水年宜灌水3次左右,应重视冬小麦拔节后罐水,中后期灌水宜采用75～90mm较大定额。运用PS123模型计算该区冬小麦光温生产潜力为1.101万kg/hm~2左右。     

土壤扩蓄增容肥对冬小麦棵间蒸发和水分利用效率的影响

利用农田水量平衡公式计算了冬小麦耗水量,用微型蒸渗仪测定了农田土壤棵间蒸发状况,在此基础上通过对比试验研究了土壤扩蓄增容肥条件下不同水分处理冬小麦生长期间农田棵间蒸发与水分利用效率.结果表明,施加土壤扩蓄增容肥后冬小麦生育期平均耗水量较对照平均减少了491.67 m3/h㎡,可明显降低冬小麦棵间蒸发,同时可降低播种到拔节期阶段棵间蒸发占阶段耗水量的比例;灌水量2250 m3/h㎡3理(T2)水分利用效率达2.62 kg/m3;灌水量1950 m3/h㎡的处理(T3)可增产32.68%.     

牛场肥水灌溉对冬小麦产量与氮利用效率及土壤硝态氮的影响

【目的】本研究利用田间小区试验,研究牛场肥水灌溉对冬小麦产量、 氮利用效率及土壤硝态氮的影响,以期为提高灌溉肥水中氮利用效率,降低养殖肥水灌溉的氮损失提供理论依据。【方法】通过田间小区定位试验,以华北平原典型冬小麦种植系统为研究对象,定量研究牛场肥水灌溉对冬小麦产量、 氮素积累、 氮效率及土壤硝态氮的影响。试验共设5个处理,分别为: 不施肥、 小麦各生育期进行清水灌溉(CK); 在冬小麦生育期内进行2次牛场肥水灌溉(越冬期和灌浆期,肥水灌溉带入氮量为160 kg/hm2),其他生育期清水灌溉(T1); 在冬小麦生育期内进行3次牛场肥水灌溉(越冬期、 拔节期、 灌浆期,肥水灌溉带入氮量为240 kg/hm2),其他生育期清水灌溉(T2); 在冬小麦生育期进行4次牛场肥水灌溉(越冬期、 拔节期、 抽穗期和灌浆期,肥水灌溉带入氮量为320 kg/hm2),不进行清水灌溉(T3); 农民习惯施肥,冬小麦播种时施复合肥(15-21-6)375 kg/hm2、 拔节期追肥尿素600 kg/hm2(氮投入量为332 kg/hm2),全生育期灌溉清水(CF)。每个处理重复3次,冬小麦全生育期灌水4次,灌水定额为830 m3/hm2,灌水量用超声波流量计计量。【结果】牛场肥水灌溉对冬小麦产量和氮的影响主要有以下几个方面: 1)连续三年冬小麦产量均随牛场肥水灌溉次数的增加表现为先增加后降低的趋势,肥水灌溉带入氮为240 kg/hm2(灌溉3次)时,冬小麦产量最高。2)牛场肥水灌溉显著增加冬小麦植株地上部氮积累量。2011年和2012年肥水灌溉的三个处理之间及与习惯施肥处理之间差异不显著,2013年T2和T3处理植株氮吸收量显著高于T1处理和习惯施肥处理。3)冬小麦肥水氮利用率和农学效率随肥水灌溉带入氮量的增加而降低。三年均以T1最高,分别为48.57%和37.15 kg/kg。4)每季冬小麦收获后,随着灌溉带入氮量的增加,0100 cm土层NO-3-N积累量增加。肥水灌溉带入氮为320 kg/hm2时,0100 cm剖面NO-3-N积累量显著高于肥水灌溉带入氮为160~240 kg/hm2处理。【结论】牛场肥水灌溉显著增加冬小麦产量,随肥水灌溉带入氮的增加冬小麦产量呈先增加后降低的趋势。冬小麦肥水氮表观利用率和农学效率均随肥水灌溉带入氮量的增加而降低,肥水灌溉带入氮为320 kg/hm2,80100 cm土层有大量NO-3-N累积,且有向下淋溶的趋势。本试验条件下,综合产量、 冬小麦植株氮积累量及氮效率等方面考虑,牛场肥水灌溉冬小麦适宜氮带入量为160~240 kg/hm2。     

灌水量和时期对不同品种冬小麦产量和耗水特性的影响

为明确品种更替过程中冬小麦的耗水特性、产量和水分利用效率(WUE)的变化规律,以及对水分胁迫的响应,于2010-2012两个生长季选取河南中北部建国以来不同年代的7个主栽品种为试验材料,在田间设置三个水分处理下(W0,返青后不灌水;W1,拔节期灌水;W2,拔节和灌浆期分别灌水),研究了冬小麦的耗水特性、产量构成因素、收获指数和水分利用效率的变化过程。研究结果表明:在冬小麦更替过程中,冬小麦总耗水和土壤贮水消耗与年代差异不显著,而受降雨和灌溉影响较大。从20世纪50年代至现在,90年代及以后的冬小麦品种千粒重在41g以上,明显高于早期品种。两年生长季冬小麦籽粒产量增加58.4%和41.8%,平均每次更替增加396和362kg/hm2;收获指数增加37.0%和18.0%,平均每次更替增加0.2和0.1;WUE增加55.3%和40.8%,平均每次更替增加0.11和0.10kg/m3。现代品种源、库关系得到改善,千粒重大幅度增加和收获指数增加是籽粒产量提高的主要原因。籽粒产量和WUE由品种和水分互作效应决定,在拔节期和灌浆期灌水可明显提高籽粒产量水平,并在一定程度上提高了水分利用效率。     

降雨和蒸散对夏玉米灌溉需水量模型估算的影响

为揭示降雨和蒸散年际波动对作物灌溉需水量的影响机理,以华北平原南部地区夏玉米为研究对象,基于土壤水分概率密度函数建立灌溉需水量计算模型,分析了降雨、蒸散和灌溉需水量的年际波动特征,结合蒙特卡洛方法探讨了降雨和蒸散对灌溉需水量年际波动的贡献。结果表明:研究区夏玉米降雨参数年际波动显著,平均降雨量波动于4.958~25.003mm,变异系数为0.326;降雨频次波动于0.143~0.457 d-1,变异系数为0.170;平均降雨量和降雨频次均可采用Logistic分布描述:平均降雨量服从Logistic(11.273,2.022),降雨频次服从Logistic(0.318,0.029)。潜在蒸散量年际波动相对平稳,可采用对数正态分布描述:潜在蒸散量服从Log Normal(1.370,0.076)。灌溉需水量多年平均值为133.1mm,波动于8.1~381.8mm,变异系数为0.673,年际波动显著高于降雨和蒸散。平均降雨量对灌溉需水量年际波动的贡献率最大,其次为降雨频次,潜在蒸散量最小;在三者的共同作用下,灌溉需水量年际波动呈现出更大的不确定性。因此,在估算灌溉需水量时有必要对这种不确定性进行定量评估,针对不同降雨和蒸散条件制定合理的灌溉策略,为农业水资源管理和决策提供更可靠的科学依据。     

补充灌水对旱地秸秆覆盖小麦产量和土壤水分的影响

以兰天26号为指示品种,研究了秸秆覆盖条件下不同灌水时期对旱地冬小麦产量和土壤水分的影响。结果表明,不论有无秸秆覆盖,拔节期补充灌水对小麦产量有重要的作用。无覆盖条件下,拔节期灌水的折合产量为5 134.5 kg/hm2,比不灌水、越冬期灌水、灌浆期灌水分别高11.2%、25.9%、25.8%;秸秆覆盖条件下,拔节期灌水的折合产量为5 331.4 kg/hm2,比不灌水、越冬期灌水、灌浆期灌水分别高20.3%、39.1%、22.3%。灌浆期灌水时,秸秆覆盖有利于提高冬小麦产量。生育期无补充灌水或灌浆期补充灌水时,秸秆覆盖可降低冬小麦生育期耗水量。     

基于CROPWAT-DSSAT关中地区冬小麦需水规律及灌溉制度研究

明确关中地区作物需水规律可为合理制定灌溉制度提供理论前提,从而为合理开发和高效利用农业水资源提供帮助。该文基于CROPWAT-DSSAT模型模拟分析了关中地区近30年来冬小麦生长季期间的有效降水量、作物需水量等季节变化特征,并模拟不同降水年型不同灌溉制度下作物产量的变化趋势,分析了多次灌水对产量及经济效益的影响,以确定不同降水年型下的最优灌溉方案。结果表明:关中地区冬小麦生长季期间有效降水量不足其需水量的50%,不同降水年型的季节特征有所不同,总体表现为越冬及返青拔节期缺水较为严重。冬小麦生长期间,越冬水、返青水、拔节水及灌浆水4水中以返青水最为关键,其次为拔节水,灌浆水对产量的贡献作用最小;丰水年、平水年、枯水年冬小麦最佳灌溉定额分别为75 mm、125 mm及150 mm;枯水年需在越冬期、返青期和拔节期分别灌水25 mm、75 mm和50 mm,此时冬小麦产量和经济收益均最高;平水年需在越冬期、返青期、拔节期分别灌水50 mm、50 mm和25 mm,此时冬小麦产量最高,越冬水灌溉量减半后经济效益最高;丰水年则需在越冬期、返青期和拔节期均灌溉25 mm为宜,此时冬小麦产量和经济效益均最高。     

高扬程泵站水锤消除器特性的试验研究

为有效防止高扬程泵站机组因意外失电发生水锤事故,引起水大量倒流、机组逆转,对山西杨范泵站采用的下开式水锤消除器水力特性诸参数进行了现场测试与分析,同时采用特征线法模拟,在计算机上编程进行理论计算分析对比,结果表明实测值与理论计算值基本吻合。说明:该数值模拟方法可用于解决类似复杂边界条件的水力过渡过程计算;泵站使用的水锤消除器消锤效果良好。     

北京市水资源危机及开源节流探讨

根据对８０年代北京市用水状况的分析及对未来供需水的预测，北京市今后供需水矛盾依然突出。从工业、农业和城市生活等几个方面，提出了几项解决北京市水资源危机的开源节流措施     

基于水足迹的河北省水资源安全评价

水足迹是基于消费基础的水资源利用情况的指示器, 能深刻揭示社会经济系统对水资源的真实消费, 为水资源可持续规划与管理提供了新的思路和研究方向。本文以河北省为例, 运用产品虚拟水研究方法计算了2010年河北省的虚拟水消费和水足迹。结果表明, 2010年河北省水足迹为896.40×10⁸ m³, 人均水足迹为 1 246.04 m³, 高于全国平均水平; 水资源匮乏度为747.81%, 水资源压力指数高达1 054.08%, 说明河北省水资源利用呈不可持续状态。亟需加快提高水资源利用效率, 优化作物布局、调整种植结构, 改善人类消费结构及消费模式和虚拟水进口, 强化节水工作。     

农村景观格局的水环境效应研究进展

我国农村地区水环境污染与水生态系统功能退化问题日益突出。本文综述了近年来国内外学者关于农村景观格局对水环境质量、水资源调配的影响及其优化方法与途径方面的研究进展。总体来看,诸多研究主要集中在中小尺度、对单一景观组分的静态研究,而基于大尺度和多景观组分的动态研究相对不足,国内模型研究多停留在对现有成熟模型的参数修正和简单耦合阶段,不同景观组分空间配置格局对水环境影响及其情景模拟研究少有报道。农村景观格局对水环境效应的生态、水文作用机理、基于流域尺度的模型耦合及其不确定性分析、景观格局优化方法及其情景预测和服务于决策管理的应用研究亟待开展。     

集水技术与林木生长的土壤水环境研究

该文依据多种集水技术条件下的降雨径流观测资料和林地不同空间位置上定期土壤水分观测资料，分析了在半干旱黄土地区集水造林技术与土壤水环境的关系，林木对水分的利用状况及林地水量平衡。结果表明：集水技术不仅改善了土壤水环境，而且提高了林木对降水的利用率。     

地下滴灌技术节水潜力及机理研究进展

地下滴灌是一种用水效率极高的节水灌溉技术,具有少量多次、节水增产的特点,能有效减少土壤蒸发和深层渗漏,提高灌溉水利用效率,同时其自动化程度高,可降低劳动力和运行管理成本,已成为国内外水资源匮乏地区的重要灌溉技术之一。本文通过回顾地下滴灌技术的发展研究历程,概述了早期发展存在的问题以及现今研究的热点。系统对比了多种灌溉方式对作物产量、灌溉量与蒸散量的影响,指出地下滴灌技术具有极高的节水增产减蒸潜力;通过总结室内控制试验与已建立的数学模型,阐明了地下滴灌点源条件下多因素影响的土壤水分及养分运动过程,揭示了其节水增产的内在机理。进一步指出地下滴灌系统的多种关键技术参数,讨论了地下滴灌灌水设备、灌水均匀度、灌溉定额、灌水频率、滴灌带埋深与间距对作物产量与水分利用效率的影响。最后提出现阶段地下滴灌技术的应用难点和需进一步研究的问题。本文旨在阐述地下滴灌技术在水资源节约方面中的潜力及产生机理,为推动地下滴灌技术广泛应用提供科学依据。     

我国南方水资源问题与对策——以浙江省为例

以浙江省为例,分析了我国南方存在的水资源问题及其形成的原因,并从水制度和管理、水质污染的控制和治理以及水利工程技术改进三方面,提出了解决我国南方水资源问题的对策。     

砂土和黏土的颗粒差异对土壤斥水性的影响

斥水性土壤广泛存在于自然界中,并且对土壤环境和作物生长等有重要影响。建立理想化的土壤颗粒模型对砂土和黏土的斥水特性进行计算分析。结果表明:当接触角很小时,砂土中不存在斥水现象。随着接触角的增大,砂土斥水性与含水率密切相关,砂土的密实度对其斥水性也有重要影响,当砂土比较密实时,土壤的"亲水"与"斥水"特性对含水率特别敏感,随着含水率的变化,砂土可能由亲水性较好的土壤转变为斥水性土壤;当砂土比较松散时,土壤颗粒的斥水性对含水率并不敏感。当黏土接触角略小于90°且湿润半径b也较小时,黏土也存在斥水现象。如果黏土颗粒的接触角较小或接触角小于90°且湿润半径b较大,黏土总是亲水的。黏土含水率较大时,斥水特性由土壤颗粒的接触角决定。     

L195柴油机用雾化器喷水节油研究

在L195柴油机进气管适当位置,安装一个特制的不锈钢雾化器,用它喷出一定量的雾化软水,参与气缸内燃烧,可提高柴油机的性能。根据柴油机的工况,可以控制所需的较佳喷水量。     

21世纪我国节水农业发展趋势及其对策

分析了我国农业用水现状及其发展要求，提出了２１世纪初可能产生突破的几项关键节水技术，分析了农业高效节水技术将对我国２１世纪农业发展可能产生的贡献，最后论述了未来我国在发展节水农业中应采取的一些对策。